现有多种设计模型，较具有代表性的有基于圆盘理论的简化设计模型，其设计精度较差；基于涡流理论的Schmitz设计模型；以动量——叶素理论为基础的Glauert设计模型；Wilson设计模型，其设计精度较高；以自由尾涡理论为基础设计等。常用的Glauert方法和Wilson方法，其理论模型相当成熟。
Glauert法考虑了叶轮后涡流流动的叶素理论（即考虑了干扰因子a和b），由于叶片翼型阻力和叶梢损失对叶片外形设计的影响较小，但对风轮的效率Cp影响较大，故忽略不计。Wilson法在Glauert法的基础上作了改进，研究了梢部损失和升阻比对叶片最佳性能的影响，并且研究了叶轮在非设计工况下的性能。修正的Wilson法也被称为条带理论（Strip Theory）。【8】
简化设计模型、Schmitz设计模型和Glauert设计模型的计算公式如下：
(1)简化圆盘理论设计模型：【8】 直立式风力发电机的叶片结构设计+CAD图纸(4):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_4458.html